CN203871473U - 一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源 - Google Patents
一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，包括圆喇叭、公共圆波导、Ka波段圆极化器、Ka波段双工器、Ka波段发射波导、Ka波段接收波导、第一隔离鞘钉、第二隔离鞘钉、第一驻波鞘钉、第二驻波鞘钉、Ka波段发射端口、Ka波段接收端口、Ku波段滤波器、旋转器、Ku波段双工器、Ku波段发射端口和Ku波段接收端口，馈源能同时工作在Ku和Ka波段，能方便地进行线极化方式调整，同时具备左、右旋圆极化方式的调整能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星通信领域中的天线馈源技术，特别是一种Ku/Ka双模收发共用的移动载体卫星通信系统的天线馈源。
背景技术
随着卫星通信技术的发展，L、C、X、Ku等频段已不能满足高速、宽带、小口径终端等应用的需求，而Ka频段的优点是可用带宽宽，干扰少，设备体积小。目前，Ka频段卫星通信系统已进入实用化阶段，但是Ku频段的卫星应用依然很广。因此，能够同时工作于Ku、Ka双频段的卫星通信天线有很大优势。
馈源在反射面天线中是最核心的射频器件，决定了天线的工作频段、带宽、驻波、极化隔离度等等关键电性能参数。因此Ku/Ka双模收发共用馈源是实现Ku、Ka双模卫星通信天线的技术核心和关键。
高效紧凑的双模馈源能有效利用同一个反射面，使天线能同时或选择性的分时工作在Ku或Ka模式，实现Ku/Ka双模式收发共用，使天线的利用率提高了一倍，而信号间的干扰可以通过收发高隔离度和极化分离进行解决。
美国的John Joseph Hanlin等人在美国专利《Dual Band SatelliteCommunications Antenna Feed》(No.6,720,933B2)中公开了一种同轴嵌套的Ku/Ka双频天线馈源，其内部是Ka波段圆波导加载的介质天线，外部是Ku波段同轴结构连接的波纹喇叭。这种结构能使Ku和Ka波的工作结构分离，独立运行。缺点是Ka波段极化方式固定，无法自动或手动调整左右旋极化方式，并且馈电和极化隔离系统较为复杂。
加拿大维多利亚大学(University of Victoria)的Hendrik Albertus Thiart等人在论文《Prototype Design of a Dual-band Dual-polarizationKu/Ka-band Feed》(Proceedings of the European Microwave Association；December2006；Vol.2；318-325)中介绍了一种双频双极化Ku/Ka波段共用的天线馈源，用探针结构实现Ku波段信号的馈电和极化分离，馈电结构简单。缺点是Ka波段信号只能工作于单一极化方向，无法自动或手动调整左右旋，且Ku波段极化收发端口固定，无法进行极化调整。
电子科技大学的杨仕文等人在中国发明专利《一种Ku/Ka频段线圆极化一体化收发馈源天线》(申请号201110004946.1，申请日2011.01.12，申请公布日2011.07.27)中公开了一种同轴嵌套的Ku/Ka频段线圆极化一体化收发馈源天线，通过内嵌的尖锥状介质杆实现Ku和Ka频段的隔离传输。结构经典。缺点是对介质杆的材质和加工工艺要求极高，加工成品的电性能往往难以达到预期目标，而且这种结构的Ku线极化收发端口固定在馈源整体结构上，无法满足动中通天线的线极化调整和跟踪功能，不能应用在动中通天线领域。
北京天工开正科技有限责任公司的杨智友等人在中国发明专利《Ku/Ka双波段收发共用馈源》(申请号201210066824.X，申请日2012.03.14，申请公布日2012.07.25)中公开了一种同轴嵌套的Ku/Ka双波段收发共用馈源，通过介质棒结构、介质圆极化器和正交模耦合器实现双波段工作。结构紧凑，端口隔离度较高。缺点同上一专利。
北京遥测技术研究所的李连辉等人在中国发明专利《一种四频多极化共口径馈源》(申请号201210472422.X，申请日2012.11.20，申请公布日2013.02.20)中公开了一种由Ku频段的双线极化天线和Ka频段的双圆极化天线复合而成的四频多极化共口径馈源，通过介质杆、阶梯型圆极化器和调谐螺钉实现Ka信号与Ku信号的隔离。馈源结构紧凑，能够保证天线相位中心一致。缺点同上一专利。
西安航天恒星科技实业(集团)公司的田青等人在中国实用新型专利《一种Ku/Ka四频段多极化馈源》(申请号201320204452.2，申请日2013.04.22，授权公告日2013.10.02)中公开了一种Ku/Ka四频段多极化馈源，通过四臂对称馈电结构、滤波器、调谐单元、合路器等组件实现了多频段信号的收发。能实现六种不同极化。缺点是Ku波段信号收发端口固定，线极化方式无法调整，不能应用在动中通天线领域。
综合上述公开的国内外专利和文献，发现目前Ku/Ka双模天线馈源的结构大多为同轴嵌套式结构，Ka波段信号传输高度依赖介质杆，电性能严重受限于介质杆的材料特性和加工尺寸精度；且Ku信号收发端口的相对位置固定，导致Ku线极化无法调整，不能满足动中通系统的极化跟踪要求，不能应用于动中通天线领域。
实用新型内容
本实用新型的目的：克服现有技术的不足，提供一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，解决了Ku线极化方式无法调整的技术问题。
本实用新型的技术解决方案为：
一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，包括：圆喇叭、公共圆波导、Ka波段圆极化器、Ka波段双工器、Ka波段发射波导、Ka波段接收波导、第一隔离鞘钉、第二隔离鞘钉、第一驻波鞘钉、第二驻波鞘钉、Ka波段发射端口、Ka波段接收端口、Ku波段滤波器、旋转器、Ku波段双工器、Ku波段发射端口和Ku波段接收端口；
圆喇叭、公共圆波导、Ka波段圆极化器、Ka波段双工器、Ku波段滤波器、旋转器和Ku波段双工器依次连接；Ka波段双工器上设置有相互正交的Ka波段发射端口和Ka波段接收端口；Ku波段双工器上设置有相互正交的Ku波段发射端口和Ku波段接收端口；
Ka波段发射波导为矩形波导，且通过Ka波段发射端口与Ka波段双工器连接，Ka波段接收波导通过Ka波段接收端口与Ka波段双工器连接；
第一隔离鞘钉垂直安装在Ka波段发射波导的窄面上且穿透波导壁，第二隔离鞘钉垂直安装于Ka波段接收波导的窄面上且穿透波导壁；
第一驻波鞘钉垂直安装于Ka波段发射波导的宽面上且穿透波导壁，第二驻波鞘钉垂直安装于Ka波段接收波导的宽面上且穿透波导壁；
Ku波段滤波器的隔离Ka波段信号，避免Ka波段线极化信号进入Ku波段双工器，Ku波段滤波器通过旋转器与Ku波段双工器连接到一起，Ku波段双工器旋转以进行线极化调整；
还包括：第一法兰盘和第二法兰盘；Ka波段圆极化器通过第一法兰盘与公共圆波导连接，Ka波段圆极化器通过第二法兰盘与Ka波段双工器连接。
Ku波段滤波器为Ku波段带通滤波器或Ku波段低通滤波器。
所述圆喇叭为赋型圆喇叭。
本实用新型与现有技术相比带来的有益效果为：
(1)本实用新型所涉及的一种双模动中通天线馈源，使天线能够同时或选择性的工作在Ku或Ka模式，使Ku/Ka双模式共用一个反射面，有效的提高了天线反射面的利用率。
(2)根据动中通的极化跟踪特点，Ku波段双工器能够旋转，方便进行线极化方式的调整。
(3)Ka波段圆极化器可以通过手动方式方便的进行拆卸更换，天线具备左、右旋圆极化方式调整能力。
(4)Ka波段收发端口通过隔离鞘钉对Ku信号进行隔离。Ku波段收发端口通过Ku波段滤波器对Ka信号进行隔离。
(5)Ku、Ka双模式使用共同的圆喇叭向外辐射电磁波，具有优秀的交叉极化隔离度和电压驻波比，结构紧凑，能够作为反射面动中通天线的理想馈源。
附图说明
图1为本实用新型的俯视图；
图2为本实用新型的侧视图；
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
如图1、2所示，本实用新型提供了一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，包括：圆喇叭1、公共圆波导2、Ka波段圆极化器4、Ka波段双工器6、Ka波段发射波导7、Ka波段接收波导8、第一隔离鞘钉9、第二隔离鞘钉10、第一驻波鞘钉11、第二驻波鞘钉12、Ka波段发射端口13、Ka波段接收端口14、Ku波段滤波器15、旋转器16、Ku波段双工器17、Ku波段发射端口18和Ku波段接收端口19；
所述圆喇叭1为赋型圆喇叭，能在Ku、Ka两个模式的收发频段内保持辐射方向图和相位中心的稳定性；
所述圆喇叭1、公共圆波导2、Ka波段圆极化器4、Ka波段双工器6、Ku波段滤波器15为圆柱形，内部为圆波导；所述Ka波段发射波导7、Ka波段接收波导8、Ku波段双工器17为方形，内部为矩形波导；所述Ka波段发射端口13、Ka波段接收端口14、Ku波段发射端口18、Ku波段接收端口19内部波导为矩形波导；
圆喇叭1、公共圆波导2、Ka波段圆极化器4、Ka波段双工器6、Ku波段滤波器15、旋转器16和Ku波段双工器17依次连接；Ka波段双工器6上设置有相互正交的Ka波段发射端口13和Ka波段接收端口14；Ku波段双工器17上设置有相互正交的Ku波段发射端口18和Ku波段接收端口19；
Ka波段发射波导7为矩形波导，且通过Ka波段发射端口13与Ka波段双工器6连接，Ka波段接收波导8通过Ka波段接收端口14与Ka波段双工器6连接；
第一隔离鞘钉9垂直安装在Ka波段发射波导7的窄面上且穿透波导壁，第二隔离鞘钉10垂直安装于Ka波段接收波导8的窄面上且穿透波导壁，作用是增大Ku波段信号的回波损耗，提高对Ku频段电磁波的隔离度；
第一驻波鞘钉11垂直安装于Ka波段发射波导7的宽面上且穿透波导壁，第二驻波鞘钉12垂直安装于Ka波段接收波导8的宽面上且穿透波导壁，作用是改善Ka波段信号的驻波比；
Ku波段滤波器15的隔离Ka波段信号，避免Ka波段线极化信号进入Ku波段双工器17，Ku波段滤波器15通过旋转器16与Ku波段双工器17连接到一起，Ku波段双工器17旋转以进行线极化调整，特别适合移动载体卫星通信系统天线的对星极化调整；
本实用新型馈源还包括：第一法兰盘3和第二法兰盘5；Ka波段圆极化器4通过第一法兰盘3与公共圆波导2连接，Ka波段圆极化器4通过第二法兰盘5与Ka波段双工器6连接；根据需要可以更换圆极化器的极化方式为左旋或右旋；
Ku波段滤波器15为Ku波段带通滤波器或Ku波段低通滤波器；
馈源与反射面的连接安装通过旋转器16完成，馈源的Ku波段滤波器15至圆喇叭1的部分位于反射面的正面，旋转器16与反射面通过螺钉紧固，Ku波段双工器17位于反射面的背面；
圆喇叭1接收的卫星信号，通过公共圆波导2传输至Ka波段圆极化器4，卫星信号中的Ka圆极化信号经过极化变换，变成Ka线极化信号，经Ka波段接收端口14耦合传输至Ka波段接收波导8，进而传输至接收设备，由于Ku波段滤波器15的滤波作用，Ka信号不会传输至Ku波段双工器17；
卫星信号中的Ku线极化信号通过Ka波段圆极化器4和Ka波段双工器6后，经过Ku波段滤波器15传输至Ku波段双工器17，并从Ku波段接收端口19输出，由于第一隔离鞘钉9和第二隔离鞘钉10的隔离作用，Ku线极化信号在Ka波段发射波导7和Ka波段接收波导8中有很高的回波损耗，因此不会耦合进入Ka波导内部传输；由于Ka波段圆极化器4仅对Ka波段信号进行极化变换，因此也不会影响Ku波段信号的线极化特性；
待发射的Ka波段线极化信号，经过Ka波段发射波导7进入Ka波段双工器6，传输至Ka波段圆极化器4，经过极化变换，变为右旋圆极化信号或变为左旋圆极化信号，由圆极化器的极化性质决定，圆极化器可以手动更换，经公共圆波导2传输至圆喇叭1向空间辐射；由于Ku波段滤波器15的滤波作用，Ka线极化信号不会传输至Ku波段双工器17；
待发射的Ku波段线极化信号，由Ku波段发射端口18进入Ku波段双工器17，经过Ku波段滤波器15进入Ka波段双工器6，继续经过Ka波段圆极化器4和公共圆波导2传输至圆喇叭1向空间辐射；由于第一隔离鞘钉9和第二隔离鞘钉10的隔离作用，Ku线极化信号不会耦合进入Ka波段发射波导7和Ka波段接收波导8；由于Ka波段圆极化器4仅对Ka波段信号进行极化变换，因此不会影响Ku波段信号的线极化特性。
Claims (4)
1.一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，其特征在于包括：圆喇叭(1)、公共圆波导(2)、Ka波段圆极化器(4)、Ka波段双工器(6)、Ka波段发射波导(7)、Ka波段接收波导(8)、第一隔离鞘钉(9)、第二隔离鞘钉(10)、第一驻波鞘钉(11)、第二驻波鞘钉(12)、Ka波段发射端口(13)、Ka波段接收端口(14)、Ku波段滤波器(15)、旋转器(16)、Ku波段双工器(17)、Ku波段发射端口(18)和Ku波段接收端口(19)；
圆喇叭(1)、公共圆波导(2)、Ka波段圆极化器(4)、Ka波段双工器(6)、Ku波段滤波器(15)、旋转器(16)和Ku波段双工器(17)依次连接；Ka波段双工器(6)上设置有相互正交的Ka波段发射端口(13)和Ka波段接收端口(14)；Ku波段双工器(17)上设置有相互正交的Ku波段发射端口(18)和Ku波段接收端口(19)；
Ka波段发射波导(7)为矩形波导，且通过Ka波段发射端口(13)与Ka波段双工器(6)连接，Ka波段接收波导(8)通过Ka波段接收端口(14)与Ka波段双工器(6)连接；
第一隔离鞘钉(9)垂直安装在Ka波段发射波导(7)的窄面上且穿透波导壁，第二隔离鞘钉(10)垂直安装于Ka波段接收波导(8)的窄面上且穿透波导壁；
第一驻波鞘钉(11)垂直安装于Ka波段发射波导(7)的宽面上且穿透波导壁，第二驻波鞘钉(12)垂直安装于Ka波段接收波导(8)的宽面上且穿透波导壁；
Ku波段滤波器(15)的隔离Ka波段信号，避免Ka波段线极化信号进入Ku波段双工器(17)，Ku波段滤波器(15)通过旋转器(16)与Ku波段双工器(17)连接到一起，Ku波段双工器(17)旋转以进行线极化调整。
2.根据权利要求1所述的一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，其特征在于还包括：第一法兰盘(3)和第二法兰盘(5)；Ka波段圆极化器(4)通过第一法兰盘(3)与公共圆波导(2)连接，Ka波段圆极化器(4)通过第二法兰盘(5)与Ka波段双工器(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，其特征在于：Ku波段滤波器(15)为Ku波段带通滤波器或Ku波段低通滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种用于移动载体卫星通信系统的双模天线馈源，其特征在于：所述圆喇叭(1)为赋型圆喇叭。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160205 Address after: 100854 Yongding Road, Beijing, No. 52, No. Patentee after: BEIJING AEROSPACE WANDA HIGH-TECH CO.,LTD. Address before: 100854 Haidian District, Beijing, box 142, box office, 403 Patentee before: BEIJIGN INSTITUTE OF AEROSPACE CONTROL DEVICES |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141008 |
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| CX01 | Expiry of patent term |